libs/mathlib/mathlib.c

   1 /*\r
   2 Copyright (C) 1999-2007 id Software, Inc. and contributors.\r
   3 For a list of contributors, see the accompanying CONTRIBUTORS file.\r
   4 \r
   5 This file is part of GtkRadiant.\r
   6 \r
   7 GtkRadiant is free software; you can redistribute it and/or modify\r
   8 it under the terms of the GNU General Public License as published by\r
   9 the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or\r
  10 (at your option) any later version.\r
  11 \r
  12 GtkRadiant is distributed in the hope that it will be useful,\r
  13 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of\r
  14 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the\r
  15 GNU General Public License for more details.\r
  16 \r
  17 You should have received a copy of the GNU General Public License\r
  18 along with GtkRadiant; if not, write to the Free Software\r
  19 Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA\r
  20 */\r
  21 \r
  22 // mathlib.c -- math primitives\r
  23 #include "mathlib.h"\r
  24 // we use memcpy and memset\r
  25 #include <memory.h>\r
  26 \r
  27 vec3_t vec3_origin = {0.0f,0.0f,0.0f};\r
  28 \r
  29 /*\r
  30 ================\r
  31 MakeNormalVectors\r
  32 \r
  33 Given a normalized forward vector, create two\r
  34 other perpendicular vectors\r
  35 ================\r
  36 */\r
  37 void MakeNormalVectors (vec3_t forward, vec3_t right, vec3_t up)\r
  38 {\r
  39         float           d;\r
  40 \r
  41         // this rotate and negate guarantees a vector\r
  42         // not colinear with the original\r
  43         right[1] = -forward[0];\r
  44         right[2] = forward[1];\r
  45         right[0] = forward[2];\r
  46 \r
  47         d = DotProduct (right, forward);\r
  48         VectorMA (right, -d, forward, right);\r
  49         VectorNormalize (right, right);\r
  50         CrossProduct (right, forward, up);\r
  51 }\r
  52 \r
  53 vec_t VectorLength(vec3_t v)\r
  54 {\r
  55         int             i;\r
  56         float   length;\r
  57         \r
  58         length = 0.0f;\r
  59         for (i=0 ; i< 3 ; i++)\r
  60                 length += v[i]*v[i];\r
  61         length = (float)sqrt (length);\r
  62 \r
  63         return length;\r
  64 }\r
  65 \r
  66 qboolean VectorCompare (vec3_t v1, vec3_t v2)\r
  67 {\r
  68         int             i;\r
  69         \r
  70         for (i=0 ; i<3 ; i++)\r
  71                 if (fabs(v1[i]-v2[i]) > EQUAL_EPSILON)\r
  72                         return qfalse;\r
  73                         \r
  74         return qtrue;\r
  75 }\r
  76 \r
  77 /*\r
  78 // FIXME TTimo this implementation has to be particular to radiant\r
  79 //   through another name I'd say\r
  80 vec_t Q_rint (vec_t in)\r
  81 {\r
  82   if (g_PrefsDlg.m_bNoClamp)\r
  83     return in;\r
  84   else\r
  85     return (float)floor (in + 0.5);\r
  86 }\r
  87 */\r
  88 \r
  89 void VectorMA( const vec3_t va, vec_t scale, const vec3_t vb, vec3_t vc )\r
  90 {\r
  91         vc[0] = va[0] + scale*vb[0];\r
  92         vc[1] = va[1] + scale*vb[1];\r
  93         vc[2] = va[2] + scale*vb[2];\r
  94 }\r
  95 \r
  96 void _CrossProduct (vec3_t v1, vec3_t v2, vec3_t cross)\r
  97 {\r
  98         cross[0] = v1[1]*v2[2] - v1[2]*v2[1];\r
  99         cross[1] = v1[2]*v2[0] - v1[0]*v2[2];\r
 100         cross[2] = v1[0]*v2[1] - v1[1]*v2[0];\r
 101 }\r
 102 \r
 103 vec_t _DotProduct (vec3_t v1, vec3_t v2)\r
 104 {\r
 105         return v1[0]*v2[0] + v1[1]*v2[1] + v1[2]*v2[2];\r
 106 }\r
 107 \r
 108 void _VectorSubtract (vec3_t va, vec3_t vb, vec3_t out)\r
 109 {\r
 110         out[0] = va[0]-vb[0];\r
 111         out[1] = va[1]-vb[1];\r
 112         out[2] = va[2]-vb[2];\r
 113 }\r
 114 \r
 115 void _VectorAdd (vec3_t va, vec3_t vb, vec3_t out)\r
 116 {\r
 117         out[0] = va[0]+vb[0];\r
 118         out[1] = va[1]+vb[1];\r
 119         out[2] = va[2]+vb[2];\r
 120 }\r
 121 \r
 122 void _VectorCopy (vec3_t in, vec3_t out)\r
 123 {\r
 124         out[0] = in[0];\r
 125         out[1] = in[1];\r
 126         out[2] = in[2];\r
 127 }\r
 128 \r
 129 vec_t VectorNormalize( const vec3_t in, vec3_t out ) {\r
 130         vec_t   length, ilength;\r
 131 \r
 132         length = (vec_t)sqrt (in[0]*in[0] + in[1]*in[1] + in[2]*in[2]);\r
 133         if (length == 0)\r
 134         {\r
 135                 VectorClear (out);\r
 136                 return 0;\r
 137         }\r
 138 \r
 139         ilength = 1.0f/length;\r
 140         out[0] = in[0]*ilength;\r
 141         out[1] = in[1]*ilength;\r
 142         out[2] = in[2]*ilength;\r
 143 \r
 144         return length;\r
 145 }\r
 146 \r
 147 vec_t ColorNormalize( const vec3_t in, vec3_t out ) {\r
 148         float   max, scale;\r
 149 \r
 150         max = in[0];\r
 151         if (in[1] > max)\r
 152                 max = in[1];\r
 153         if (in[2] > max)\r
 154                 max = in[2];\r
 155 \r
 156         if (max == 0) {\r
 157                 out[0] = out[1] = out[2] = 1.0;\r
 158                 return 0;\r
 159         }\r
 160 \r
 161         scale = 1.0f / max;\r
 162 \r
 163         VectorScale (in, scale, out);\r
 164 \r
 165         return max;\r
 166 }\r
 167 \r
 168 void VectorInverse (vec3_t v)\r
 169 {\r
 170         v[0] = -v[0];\r
 171         v[1] = -v[1];\r
 172         v[2] = -v[2];\r
 173 }\r
 174 \r
 175 /*\r
 176 void VectorScale (vec3_t v, vec_t scale, vec3_t out)\r
 177 {\r
 178         out[0] = v[0] * scale;\r
 179         out[1] = v[1] * scale;\r
 180         out[2] = v[2] * scale;\r
 181 }\r
 182 */\r
 183 \r
 184 void VectorRotate (vec3_t vIn, vec3_t vRotation, vec3_t out)\r
 185 {\r
 186   vec3_t vWork, va;\r
 187   int nIndex[3][2];\r
 188   int i;\r
 189 \r
 190   VectorCopy(vIn, va);\r
 191   VectorCopy(va, vWork);\r
 192   nIndex[0][0] = 1; nIndex[0][1] = 2;\r
 193   nIndex[1][0] = 2; nIndex[1][1] = 0;\r
 194   nIndex[2][0] = 0; nIndex[2][1] = 1;\r
 195 \r
 196   for (i = 0; i < 3; i++)\r
 197   {\r
 198     if (vRotation[i] != 0)\r
 199     {\r
 200       float dAngle = vRotation[i] * Q_PI / 180.0f;\r
 201             float c = (vec_t)cos(dAngle);\r
 202       float s = (vec_t)sin(dAngle);\r
 203       vWork[nIndex[i][0]] = va[nIndex[i][0]] * c - va[nIndex[i][1]] * s;\r
 204       vWork[nIndex[i][1]] = va[nIndex[i][0]] * s + va[nIndex[i][1]] * c;\r
 205     }\r
 206     VectorCopy(vWork, va);\r
 207   }\r
 208   VectorCopy(vWork, out);\r
 209 }\r
 210 \r
 211 void VectorRotateOrigin (vec3_t vIn, vec3_t vRotation, vec3_t vOrigin, vec3_t out)\r
 212 {\r
 213   vec3_t vTemp, vTemp2;\r
 214 \r
 215   VectorSubtract(vIn, vOrigin, vTemp);\r
 216   VectorRotate(vTemp, vRotation, vTemp2);\r
 217   VectorAdd(vTemp2, vOrigin, out);\r
 218 }\r
 219 \r
 220 void VectorPolar(vec3_t v, float radius, float theta, float phi)\r
 221 {\r
 222         v[0]=(float)(radius * cos(theta) * cos(phi));\r
 223         v[1]=(float)(radius * sin(theta) * cos(phi));\r
 224         v[2]=(float)(radius * sin(phi));\r
 225 }\r
 226 \r
 227 void VectorSnap(vec3_t v)\r
 228 {\r
 229   int i;\r
 230   for (i = 0; i < 3; i++)\r
 231   {\r
 232     v[i] = (vec_t)floor (v[i] + 0.5);\r
 233   }\r
 234 }\r
 235 \r
 236 void VectorISnap(vec3_t point, int snap)\r
 237 {\r
 238   int i;\r
 239         for (i = 0 ;i < 3 ; i++)\r
 240         {\r
 241                 point[i] = (vec_t)floor (point[i] / snap + 0.5) * snap;\r
 242         }\r
 243 }\r
 244 \r
 245 void VectorFSnap(vec3_t point, float snap)\r
 246 {\r
 247   int i;\r
 248         for (i = 0 ;i < 3 ; i++)\r
 249         {\r
 250                 point[i] = (vec_t)floor (point[i] / snap + 0.5) * snap;\r
 251         }\r
 252 }\r
 253 \r
 254 void _Vector5Add (vec5_t va, vec5_t vb, vec5_t out)\r
 255 {\r
 256         out[0] = va[0]+vb[0];\r
 257         out[1] = va[1]+vb[1];\r
 258         out[2] = va[2]+vb[2];\r
 259         out[3] = va[3]+vb[3];\r
 260         out[4] = va[4]+vb[4];\r
 261 }\r
 262 \r
 263 void _Vector5Scale (vec5_t v, vec_t scale, vec5_t out)\r
 264 {\r
 265         out[0] = v[0] * scale;\r
 266         out[1] = v[1] * scale;\r
 267         out[2] = v[2] * scale;\r
 268         out[3] = v[3] * scale;\r
 269         out[4] = v[4] * scale;\r
 270 }\r
 271 \r
 272 void _Vector53Copy (vec5_t in, vec3_t out)\r
 273 {\r
 274         out[0] = in[0];\r
 275         out[1] = in[1];\r
 276         out[2] = in[2];\r
 277 }\r
 278 \r
 279 // NOTE: added these from Ritual's Q3Radiant\r
 280 void ClearBounds (vec3_t mins, vec3_t maxs)\r
 281 {\r
 282         mins[0] = mins[1] = mins[2] = 99999;\r
 283         maxs[0] = maxs[1] = maxs[2] = -99999;\r
 284 }\r
 285 \r
 286 void AddPointToBounds (vec3_t v, vec3_t mins, vec3_t maxs)\r
 287 {\r
 288         int             i;\r
 289         vec_t   val;\r
 290         \r
 291         for (i=0 ; i<3 ; i++)\r
 292         {\r
 293                 val = v[i];\r
 294                 if (val < mins[i])\r
 295                         mins[i] = val;\r
 296                 if (val > maxs[i])\r
 297                         maxs[i] = val;\r
 298         }\r
 299 }\r
 300 \r
 301 #define PITCH                           0               // up / down\r
 302 #define YAW                                     1               // left / right\r
 303 #define ROLL                            2               // fall over\r
 304 #ifndef M_PI\r
 305 #define M_PI            3.14159265358979323846f // matches value in gcc v2 math.h\r
 306 #endif\r
 307 \r
 308 void AngleVectors (vec3_t angles, vec3_t forward, vec3_t right, vec3_t up)\r
 309 {\r
 310         float           angle;\r
 311         static float            sr, sp, sy, cr, cp, cy;\r
 312         // static to help MS compiler fp bugs\r
 313         \r
 314         angle = angles[YAW] * (M_PI*2.0f / 360.0f);\r
 315         sy = (vec_t)sin(angle);\r
 316         cy = (vec_t)cos(angle);\r
 317         angle = angles[PITCH] * (M_PI*2.0f / 360.0f);\r
 318         sp = (vec_t)sin(angle);\r
 319         cp = (vec_t)cos(angle);\r
 320         angle = angles[ROLL] * (M_PI*2.0f / 360.0f);\r
 321         sr = (vec_t)sin(angle);\r
 322         cr = (vec_t)cos(angle);\r
 323         \r
 324         if (forward)\r
 325         {\r
 326                 forward[0] = cp*cy;\r
 327                 forward[1] = cp*sy;\r
 328                 forward[2] = -sp;\r
 329         }\r
 330         if (right)\r
 331         {\r
 332                 right[0] = -sr*sp*cy+cr*sy;\r
 333                 right[1] = -sr*sp*sy-cr*cy;\r
 334                 right[2] = -sr*cp;\r
 335         }\r
 336         if (up)\r
 337         {\r
 338                 up[0] = cr*sp*cy+sr*sy;\r
 339                 up[1] = cr*sp*sy-sr*cy;\r
 340                 up[2] = cr*cp;\r
 341         }\r
 342 }\r
 343 \r
 344 void VectorToAngles( vec3_t vec, vec3_t angles )\r
 345 {\r
 346         float forward;\r
 347         float yaw, pitch;\r
 348         \r
 349         if ( ( vec[ 0 ] == 0 ) && ( vec[ 1 ] == 0 ) )\r
 350         {\r
 351                 yaw = 0;\r
 352                 if ( vec[ 2 ] > 0 )\r
 353                 {\r
 354                         pitch = 90;\r
 355                 }\r
 356                 else\r
 357                 {\r
 358                         pitch = 270;\r
 359                 }\r
 360         }\r
 361         else\r
 362         {\r
 363                 yaw = (vec_t)atan2( vec[ 1 ], vec[ 0 ] ) * 180 / M_PI;\r
 364                 if ( yaw < 0 )\r
 365                 {\r
 366                         yaw += 360;\r
 367                 }\r
 368                 \r
 369                 forward = ( float )sqrt( vec[ 0 ] * vec[ 0 ] + vec[ 1 ] * vec[ 1 ] );\r
 370                 pitch = (vec_t)atan2( vec[ 2 ], forward ) * 180 / M_PI;\r
 371                 if ( pitch < 0 )\r
 372                 {\r
 373                         pitch += 360;\r
 374                 }\r
 375         }\r
 376         \r
 377         angles[ 0 ] = pitch;\r
 378         angles[ 1 ] = yaw;\r
 379         angles[ 2 ] = 0;\r
 380 }\r
 381 \r
 382 /*\r
 383 =====================\r
 384 PlaneFromPoints\r
 385 \r
 386 Returns false if the triangle is degenrate.\r
 387 The normal will point out of the clock for clockwise ordered points\r
 388 =====================\r
 389 */\r
 390 qboolean PlaneFromPoints( vec4_t plane, const vec3_t a, const vec3_t b, const vec3_t c ) {\r
 391         vec3_t  d1, d2;\r
 392 \r
 393         VectorSubtract( b, a, d1 );\r
 394         VectorSubtract( c, a, d2 );\r
 395         CrossProduct( d2, d1, plane );\r
 396         if ( VectorNormalize( plane, plane ) == 0 ) {\r
 397                 return qfalse;\r
 398         }\r
 399 \r
 400         plane[3] = DotProduct( a, plane );\r
 401         return qtrue;\r
 402 }\r
 403 \r
 404 /*\r
 405 ** NormalToLatLong\r
 406 **\r
 407 ** We use two byte encoded normals in some space critical applications.\r
 408 ** Lat = 0 at (1,0,0) to 360 (-1,0,0), encoded in 8-bit sine table format\r
 409 ** Lng = 0 at (0,0,1) to 180 (0,0,-1), encoded in 8-bit sine table format\r
 410 **\r
 411 */\r
 412 void NormalToLatLong( const vec3_t normal, byte bytes[2] ) {\r
 413         // check for singularities\r
 414         if ( normal[0] == 0 && normal[1] == 0 ) {\r
 415                 if ( normal[2] > 0 ) {\r
 416                         bytes[0] = 0;\r
 417                         bytes[1] = 0;           // lat = 0, long = 0\r
 418                 } else {\r
 419                         bytes[0] = 128;\r
 420                         bytes[1] = 0;           // lat = 0, long = 128\r
 421                 }\r
 422         } else {\r
 423                 int     a, b;\r
 424 \r
 425                 a = (int)( RAD2DEG( atan2( normal[1], normal[0] ) ) * (255.0f / 360.0f ) );\r
 426                 a &= 0xff;\r
 427 \r
 428                 b = (int)( RAD2DEG( acos( normal[2] ) ) * ( 255.0f / 360.0f ) );\r
 429                 b &= 0xff;\r
 430 \r
 431                 bytes[0] = b;   // longitude\r
 432                 bytes[1] = a;   // lattitude\r
 433         }\r
 434 }\r
 435 \r
 436 /*\r
 437 =================\r
 438 PlaneTypeForNormal\r
 439 =================\r
 440 */\r
 441 int     PlaneTypeForNormal (vec3_t normal) {\r
 442         if (normal[0] == 1.0 || normal[0] == -1.0)\r
 443                 return PLANE_X;\r
 444         if (normal[1] == 1.0 || normal[1] == -1.0)\r
 445                 return PLANE_Y;\r
 446         if (normal[2] == 1.0 || normal[2] == -1.0)\r
 447                 return PLANE_Z;\r
 448         \r
 449         return PLANE_NON_AXIAL;\r
 450 }\r
 451 \r
 452 /*\r
 453 ================\r
 454 MatrixMultiply\r
 455 ================\r
 456 */\r
 457 void MatrixMultiply(float in1[3][3], float in2[3][3], float out[3][3]) {\r
 458         out[0][0] = in1[0][0] * in2[0][0] + in1[0][1] * in2[1][0] +\r
 459                                 in1[0][2] * in2[2][0];\r
 460         out[0][1] = in1[0][0] * in2[0][1] + in1[0][1] * in2[1][1] +\r
 461                                 in1[0][2] * in2[2][1];\r
 462         out[0][2] = in1[0][0] * in2[0][2] + in1[0][1] * in2[1][2] +\r
 463                                 in1[0][2] * in2[2][2];\r
 464         out[1][0] = in1[1][0] * in2[0][0] + in1[1][1] * in2[1][0] +\r
 465                                 in1[1][2] * in2[2][0];\r
 466         out[1][1] = in1[1][0] * in2[0][1] + in1[1][1] * in2[1][1] +\r
 467                                 in1[1][2] * in2[2][1];\r
 468         out[1][2] = in1[1][0] * in2[0][2] + in1[1][1] * in2[1][2] +\r
 469                                 in1[1][2] * in2[2][2];\r
 470         out[2][0] = in1[2][0] * in2[0][0] + in1[2][1] * in2[1][0] +\r
 471                                 in1[2][2] * in2[2][0];\r
 472         out[2][1] = in1[2][0] * in2[0][1] + in1[2][1] * in2[1][1] +\r
 473                                 in1[2][2] * in2[2][1];\r
 474         out[2][2] = in1[2][0] * in2[0][2] + in1[2][1] * in2[1][2] +\r
 475                                 in1[2][2] * in2[2][2];\r
 476 }\r
 477 \r
 478 void ProjectPointOnPlane( vec3_t dst, const vec3_t p, const vec3_t normal )\r
 479 {\r
 480         float d;\r
 481         vec3_t n;\r
 482         float inv_denom;\r
 483 \r
 484         inv_denom = 1.0F / DotProduct( normal, normal );\r
 485 \r
 486         d = DotProduct( normal, p ) * inv_denom;\r
 487 \r
 488         n[0] = normal[0] * inv_denom;\r
 489         n[1] = normal[1] * inv_denom;\r
 490         n[2] = normal[2] * inv_denom;\r
 491 \r
 492         dst[0] = p[0] - d * n[0];\r
 493         dst[1] = p[1] - d * n[1];\r
 494         dst[2] = p[2] - d * n[2];\r
 495 }\r
 496 \r
 497 /*\r
 498 ** assumes "src" is normalized\r
 499 */\r
 500 void PerpendicularVector( vec3_t dst, const vec3_t src )\r
 501 {\r
 502         int     pos;\r
 503         int i;\r
 504         vec_t minelem = 1.0F;\r
 505         vec3_t tempvec;\r
 506 \r
 507         /*\r
 508         ** find the smallest magnitude axially aligned vector\r
 509         */\r
 510         for ( pos = 0, i = 0; i < 3; i++ )\r
 511         {\r
 512                 if ( fabs( src[i] ) < minelem )\r
 513                 {\r
 514                         pos = i;\r
 515                         minelem = (vec_t)fabs( src[i] );\r
 516                 }\r
 517         }\r
 518         tempvec[0] = tempvec[1] = tempvec[2] = 0.0F;\r
 519         tempvec[pos] = 1.0F;\r
 520 \r
 521         /*\r
 522         ** project the point onto the plane defined by src\r
 523         */\r
 524         ProjectPointOnPlane( dst, tempvec, src );\r
 525 \r
 526         /*\r
 527         ** normalize the result\r
 528         */\r
 529         VectorNormalize( dst, dst );\r
 530 }\r
 531 \r
 532 /*\r
 533 ===============\r
 534 RotatePointAroundVector\r
 535 \r
 536 This is not implemented very well...\r
 537 ===============\r
 538 */\r
 539 void RotatePointAroundVector( vec3_t dst, const vec3_t dir, const vec3_t point,\r
 540                                                          float degrees ) {\r
 541         float   m[3][3];\r
 542         float   im[3][3];\r
 543         float   zrot[3][3];\r
 544         float   tmpmat[3][3];\r
 545         float   rot[3][3];\r
 546         int     i;\r
 547         vec3_t vr, vup, vf;\r
 548         float   rad;\r
 549 \r
 550         vf[0] = dir[0];\r
 551         vf[1] = dir[1];\r
 552         vf[2] = dir[2];\r
 553 \r
 554         PerpendicularVector( vr, dir );\r
 555         CrossProduct( vr, vf, vup );\r
 556 \r
 557         m[0][0] = vr[0];\r
 558         m[1][0] = vr[1];\r
 559         m[2][0] = vr[2];\r
 560 \r
 561         m[0][1] = vup[0];\r
 562         m[1][1] = vup[1];\r
 563         m[2][1] = vup[2];\r
 564 \r
 565         m[0][2] = vf[0];\r
 566         m[1][2] = vf[1];\r
 567         m[2][2] = vf[2];\r
 568 \r
 569         memcpy( im, m, sizeof( im ) );\r
 570 \r
 571         im[0][1] = m[1][0];\r
 572         im[0][2] = m[2][0];\r
 573         im[1][0] = m[0][1];\r
 574         im[1][2] = m[2][1];\r
 575         im[2][0] = m[0][2];\r
 576         im[2][1] = m[1][2];\r
 577 \r
 578         memset( zrot, 0, sizeof( zrot ) );\r
 579         zrot[0][0] = zrot[1][1] = zrot[2][2] = 1.0F;\r
 580 \r
 581         rad = DEG2RAD( degrees );\r
 582         zrot[0][0] = (vec_t)cos( rad );\r
 583         zrot[0][1] = (vec_t)sin( rad );\r
 584         zrot[1][0] = (vec_t)-sin( rad );\r
 585         zrot[1][1] = (vec_t)cos( rad );\r
 586 \r
 587         MatrixMultiply( m, zrot, tmpmat );\r
 588         MatrixMultiply( tmpmat, im, rot );\r
 589 \r
 590         for ( i = 0; i < 3; i++ ) {\r
 591                 dst[i] = rot[i][0] * point[0] + rot[i][1] * point[1] + rot[i][2] * point[2];\r
 592         }\r
 593 }\r